CN112356637A - 换热系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种换热系统及车辆，其中，所述换热系统包括采暖循环回路、制冷循环回路和散热循环回路，所述采暖循环回路、所述制冷循环回路和所述散热循环回路相互连通，并通过阀门控制通断；所述采暖循环回路包括相互连接的暖风芯体、加热器和冷凝器；所述制冷循环回路包括相互连接的制冷器、电池；所述散热循环回路包括相互连接的驱动电机、高电压零部件、溢水罐和散热器；所述换热系统还包括至少一个电子泵，所述采暖循环回路、所述制冷循环回路和所述散热循环回路共用一个所述电子泵，或者分别设置一个所述电子泵。本申请的换热系统具有耗能更低并且可以充分利用各个零部件的有益效果。

Description

换热系统及车辆

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，特别涉及一种换热系统及车辆。

背景技术

在先技术中，空调/热泵系统与高压部件冷却系统均采用独立循环的方案，其中，高压部件冷却系统用于对电机冷却、电池进行冷却，并使用独立散热器；空调/热泵系统亦单独使用独立换热器，传统空调/热泵系统单以换热流体为媒介实现制冷/采暖，机舱部分使用室外换热器，增加水冷式冷凝器后，机舱部分可变为传统散热器。

但是，上述方案中空调/热泵系统与高压部件冷却系统的耗能较大且对各零部件的利用率较低，没有对换热器、散热器等零部件进行充分利用。

发明内容

有鉴于此，本申请的在于提出一种换热系统及车辆，以解决现有技术中空调/热泵系统与高压部件冷却系统均采用独立循环，耗能较大且对零部件的利用率较低。

为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

一种换热系统，所述换热系统包括采暖循环回路、制冷循环回路和散热循环回路，所述采暖循环回路、所述制冷循环回路和所述散热循环回路相互连通，并通过阀门控制通断；

所述采暖循环回路包括相互连接的暖风芯体、加热器和冷凝器；

所述制冷循环回路包括相互连接的制冷器、电池；

所述散热循环回路包括相互连接的驱动电机、高电压零部件、溢水罐和散热器；

所述换热系统还包括至少一个电子泵，所述采暖循环回路、所述制冷循环回路和所述散热循环回路共用一个所述电子泵，或者分别设置一个所述电子泵。

可选地，所述采暖循环回路、所述散热循环回路和所述制冷循环回路中的至少一者设置有所述阀门。

可选地，所述阀门包括单向阀、截止阀、二位三通阀和四通阀；

其中，所述采暖循环回路包括所述单向阀，且所述单向阀处于所述暖风芯体和所述冷凝器中之间。

所述散热循环回路包括所述四通阀，所述四通阀的四个连接口分别与所述散热器的第一出口、第二出口、高电压零部件以及所述电子泵连通，其中，所述驱动电机与所述高电压零部件连接，或者，所述驱动电机与所述高电压零部件并联后，通过所述四通阀连接；

所述制冷循环回路包括所述单向阀或所述截止阀，且所述截止阀处于所述制冷器、所述电子泵和所述电池的任一两者之间。

所述采暖循环回路、所述散热循环回路和所述制冷循环回路通过所述二位三通阀连通，所述采暖循环回路和所述散热循环回路通过所述截止阀连通。

可选地，所述高电压零部件包括充电机、直流变换器和配电盒中的至少一者。

可选地，所述驱动电机、所述高电压零部件相互串联或者并联。

可选地，所述散热器为一进两出式U型流散热器，或者两个平行流散热器的组合。

可选地，所述冷凝器为水冷式冷凝器，所述冷凝器与所述制冷器共用换热流体回路。

可选地，还包括功能部件，所述功能部件设置于所述换热系统的预设位置。

可选地，还包括连通管，至少三个所述连通管连接的情况下，通过三通管或者四通管连通。

一种车辆，包括如上述的换热系统。

相对于现有技术，本申请所述的换热系统及车辆具有以下优势：

本申请所述的换热系统及车辆相比于在先技术具有耗能更低并且可以充分利用各个零部件的有益效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例所述的换热系统散热器为一进两出式U型流散热器时的回路连接示意图；

图2为本申请实施例所述的换热系统散热器为两个平行流散热器时的回路连接示意图；

图3为本申请实施例所述的采暖循环回路和散热循环回路连通且制冷循环回路独立时的回路连接示意图；

图4为本申请实施例所述的采暖循环回路独立且散热循环回路和制冷循环回路连通时的回路连接示意图；

图5为本申请实施例所述的采暖循环回路独立且散热循环回路和制冷器连通时的回路连接示意图；

图6为本申请实施例所述的采热、散热循环回路以及制冷器连通时的回路连接示意图；

图7为本申请实施例所述的采暖循环回路独立且散热循环回路和制冷器连通时的另一回路连接示意图；

图8为本申请实施例所述的采热、散热循环回路以及制冷器连通时的另一回路连接示意图；

图9为本申请实施例所述的散热循环回路和制冷器连通时的另一回路连接示意图；

图10为本申请实施例所述的采暖循环回路和制冷循环回路均独立时的回路连接示意图；

图11为本申请实施例所述的采暖循环回路、散热循环回路和制冷循环回路均连通时的回路连接示意图；

图12为本申请实施例所述的散热循环回路独立时的回路连接示意图。

附图标记说明：

10、采暖循环回路；11、暖风芯体；12、加热器；13、冷凝器；20、散热循环回路；21、驱动电机；22、高电压零部件；23、溢水罐；24、散热器；30、制冷循环回路；31、制冷器；32、电池；40、电子泵；50、阀门；51、单向阀；52、截止阀；53、二位三通阀；54、四通阀；60、三通管；70、换热流体回路。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，在本申请的实施例中所提到的预设区域，是指需要进行制冷或者制热的区域，比如车辆中的驾驶舱。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参见图1和图2，本申请的实施例提供了一种换热系统，所述换热系统包括采暖循环回路10、制冷循环回路30和散热循环回路20，所述采暖循环回路10、所述制冷循环回路30和所述散热循环回路20相互连通，并通过阀门50控制通断；

所述采暖循环回路10包括相互连接的暖风芯体11、加热器12和冷凝器13；

所述制冷循环回路30包括相互连接的制冷器31、电池32；

所述散热循环回路20包括相互连接的驱动电机21、高电压零部件22、溢水罐23和散热器24；

所述换热系统还包括至少一个电子泵40，所述采暖循环回路10、所述制冷循环回路30和所述散热循环回路20共用一个所述电子泵40，或者分别设置一个所述电子泵40。

本申请的实施例中，采暖循环回路10的设置用于与预设区域内进行加热，比如应用到车辆时，冬天可以向驾驶舱内供暖。散热循环回路20的设置用于对驱动电机21和高电压零部件22进行散热，由于驱动电机21和高电压零部件22经常会出现过热的情况，因此，设置散热循环回路20可以更好地进行散热，保证驱动电机21和高电压零部件22的稳定运行。制冷循环回路30的设置用于对电池32进行散热。采暖循环回路10、散热循环回路20和制冷循环回路30相互连通后，可以将部分功能集成并用，实现更加强大的功能，比如采暖循环回路10和其他两个回路连通时，可以将其他两个回路中产生的热量引导至采暖循环回路10中，实现节能的效果。采暖循环回路10也可以加快其他两个回路中各零部件的散热。本申请的实施例相比于各回路独立设置的换热系统，具有耗能更低并且可以充分利用各个零部件的有益效果。

需要说明的是，参见图4至图8、图10、图11，本申请的换热系统，在这几种实施方式中，均能使用驱动电机21或者电池32的热量用来给乘员舱加热，并不需要将采暖循环回路10和其他两个回路连通。

本申请的采暖过程是通过制冷器31吸收驱动电机21或电池32的热量，通过冷凝器13将热量释放至采暖循环回路10，通过暖风芯体11将热量释放至乘员舱，完成采暖过程的。如果采暖循环回路10与其他回路连通进行采暖时，是因为制冷器31的吸热能力过大，采暖循环回路10水温高于目标需求，需求使用散热器24释放部分热量的。

需要说明的是，制冷循环回路30也可以反向对电池32进行加热，比如冬天的时候可以将电池32保持在预定温度，保证电池32的稳定。在本申请图4模式下，该模式是通过驱动电机21发热实现电池32加热的，单纯的依靠制冷回路，没有热源，是无法加热的，因此，制冷循环回路的反向加热，只有在特定情况下才会有。

需要说明的是，采暖循环回路10中，各零部件顺序没有要求，也就是说暖风芯体11、加热器12和冷凝器13的位置是可以根据需要进行互换的，在设置电子泵40的情况下也可以参与互换。

需要说明的是，本申请中的加热器12可以设置为PTC(Positive TemperatureCoefficient)热敏电阻，配合暖风芯体11以及对应的风扇或者气体回路，可以实现制热。制冷器31可以设置为Chiller(吸收式制冷机)。

可选地，在本申请的实施中，所述采暖循环回路10、所述散热循环回路20和所述制冷循环回路30中的至少一者设置有所述阀门50。上述结构中阀门50的设置可以分别控制采暖循环回路10、散热循环回路20和制冷循环回路30的通断，再结合采暖循环回路10、散热循环回路20和制冷循环回路30相互之间的阀门50，可以将采暖循环回路10、散热循环回路20和制冷循环回路30有机地结合在一起，将不仅限于回路之间的连通，而且可以将某个回路中的零部件单独地与其他回路进行连通，使换热系统中的各个零部件利用率更高，并可以感觉情况关闭对应的零部件。

可选地，在本申请的实施中，所述阀门50包括单向阀51、截止阀52、二位三通阀53和四通阀54；

其中，所述采暖循环回路10包括所述单向阀51，且所述单向阀51处于所述暖风芯体11和所述冷凝器13之间。

所述散热循环回路20包括所述四通阀54，所述四通阀54的四个连接口分别与所述散热器24的第一出口、第二出口、高电压零部件22以及所述电子泵40连通，其中，所述驱动电机21与所述高电压零部件22连接，或者，所述驱动电机21与所述高电压零部件22并联或串联后，所述高电压零部件22与所述四通阀54相适配的连接口相连接；；

所述制冷循环回路30包括所述截止阀52，且所述截止阀52处于所述电池32两端中的一端。

所述采暖循环回路10、所述散热循环回路20和所述制冷循环回路30通过所述二位三通阀连通，所述采暖循环回路10和所述散热循环回路20通过所述截止阀52连通。

本申请的实施例中，单向阀51的设置可以防止回路出现逆流的情况，保证回路的正常运行，比如采暖循环回路10中单向阀51的设置可以防止暖风回流，影响到冷凝器13的工作，单向阀51可以根据需要采用截止阀52替代，此时需要配合对应的电子泵40保证不会出现逆流的情况。截止阀52的设置用于控制管路的通断，可以根据需要在对应的管路上设置截止阀52，通过截止阀52的切换可以改变回路。二位三通阀53的设置可以对不同回路进行切换，四通阀54的设置可以具有更强的切换能力。可以根据需要在不同管路的交汇处设置二位三通阀53或四通阀54。当然，二位三通阀53或四通阀54可以通过多个截止阀52来实现。可以将各种阀门50均设置为电子阀，以便于自动化控制，具体控制方式根据实际需要选用。

需要说明的是，电子泵40可以为电子水泵或者其他流体泵，具体根据实际需要进行设置。

可选地，在本申请的实施中，所述高电压零部件22包括充电机、直流变换器和配电盒中的至少一者。上述结构中的各个高电压零部件22均是放热比较高的零部件，可以通过散热循环回路20进行散热，保证充电机、直流变换器和配电盒的稳定工作。其中，直流变换器是指电动器车中的DC-DC，DC是指直流电压，直流变换器的功能具体是将一个直流电压变换成另外一个直流电压。

可选地，在本申请的实施中，所述驱动电机21、所述高电压零部件22相互串联或者并联。上述结构驱动电机21和高电压零部件22可以根据需要进行串联或者并联，并且，驱动电机21和高电压零部件22的位置是可以互换的，具体位置根据需要进行设置。

可选地，在本申请的实施中，所述散热器24为一进两出式U型流散热器24(参见图1)，或者两个平行流散热器24的组合(参见图2)。上述结构介绍了两种形式的散热器24，具体可以根据需要进行设置。当然，本申请的散热器24也不仅限于上述两种散热器24，可以根据实际工况选用合适的散热器24。

可选地，在本申请的实施中，所述冷凝器13为水冷式冷凝器13，所述冷凝器13与所述制冷器31共用换热流体回路70。上述结构中水冷式冷凝器13可以通过水冷的方式进行冷凝作业。在冷凝器13与制冷器31共用换热流体回路70的情况下，可以将采暖循环回路10和制冷循环回路30结合在一起，进而更加充分地利用冷凝器13与制冷器31的功能。

可选地，在本申请的实施中，所述加热器12和所述冷凝器13可以串联或者并联。加热器12和泠凝器的具体设置方式可以根据需要进行设置，可以根据需要在加热器12和泠凝器之间设置对应的阀门50。

可选地，在本申请的实施中，还包括功能部件，所述功能部件设置于所述换热系统的预设位置。此处的功能部件是指其他需要进行制冷或者散热的部件，比如传动部件等，在应用到车辆的时候，可以根据需要将所有需要制冷或者散热的部件连接到换热系统中，并通过相应的阀门50进行控制。

可选地，在本申请的实施中，还包括连通管，至少三个所述连通管连接的情况下，通过三通管60或者四通管连通。上述结构可以通过三通管60和四通管将换热系统中的各零部件有机的结合在一起，可以相邻两个所述三通管60合并为所述四通管，或者对至少部分地零部件关联并进行集成，省略三通管60或者四通管。三通管60或者四通管的设置可以使各个管路更加条理，方便设置对应的阀门50。

可选地，在本申请的实施中，所述溢水罐23设置有至少一个，并分别设置在预设位置。溢水罐23的设置可以辅助散热器24进行散热。可以根据需要在换热系统的多个位置分别设置多余的溢水罐23。

可选地，在本申请的实施中，所述换热系统包括进水口和出水口，且进水口和出水口个数不限定。具体根据需要设置进水口的数量和出水口的数量，可以配合阀门50对进水口和出水口进行控制。

参见图3至图12，可选地，在本申请的实施中，在所述采暖循环回路10独立工作的情况下，所述暖风芯体11和所述加热器12配合向预设区域内输送暖风；

在所述散热循环回路20独立工作的情况下，所述溢水罐23和所述散热器24配合对所述驱动电机21和所述高电压零部件22散热降温；

在所述制冷循环回路30独立工作的情况下，所述制冷器31对所述电池32进行散热降温。

上述结构说明了各个回路独立工作是的作用，也可以根据需要将采暖循环回路10、散热循环回路20和制冷循环回路30至少部分地相互连通，或者各回路的部分零部件相互连通并形成新的回路。

参见图3，在所述采暖循环回路10和所述散热循环回路20连通并同时工作的情况下，所述加热器12关闭，所述溢水罐23、所述散热器24和所述冷凝器13的配合向预设区域内输送冷风，并对所述驱动电机21和所述高电压零部件22散热降温。

在所述散热循环回路20和所述制冷循环回路30连通并同时工作的情况下，所述溢水罐23、所述散热器24和所述制冷器31配合对所述驱动电机21、所述高电压零部件22和电池32散热降温；

所述驱动电机21和所述高电压零部件22热量富余时，开启所述制冷器31。

上述结构中制冷循环回路30是可以独立进行工作，由于制冷器31和冷凝器13通过换热流体回路70连接，可以根据需要将制冷器31参与到上述回路中。

参见图4，所述高电压零部件22、所述驱动电机21、所述制冷器31及所述电子泵40形成回路的情况下；

流经所述制冷器31的所述换热流体降温，先后流入所述高电压零部件22和所述驱动电机21，实现对所述高电压零部件22的冷却，并对乘员舱进行采暖。

参见图5，在所述散热器24、所述高电压零部件22、所述驱动电机21、所述制冷器31及所述电子泵40形成回路的情况下；

所述制冷器31吸收换热流体的热量，将所述热量代入到换热流体回路70，所述冷凝器13将所述热量传输至所述采暖循环回路10，并向预设区域内输送所述热量；其中，换热流体可以为冷却液；

流经所述制冷器31的所述换热流体降温，先后流入所述散热器24、所述高电压零部件22和所述驱动电机21，散热器24的设置用于吸收环境热量，换热流体可以对所述高电压零部件22和所述驱动电机21吸收热量并冷却，吸收到的热心可以用于采暖；

其中，所述制冷器31和所述冷凝器13共用所述换热流体回路70。

需要说明的是，图4和图5的结构中，采暖循环回路10均是可以独立工作的。此处的之所以是独立循环，是为了降低热量损失，如果采暖循环回路10和散热循环回路20连通，除非采暖过剩需要散热，否则都是在浪费热量，也就是说，采暖过剩需要散热时，才会将采暖循环回路10和散热循环回路20连通。

需要说明的是，所述制冷器31和所述冷凝器13共用所述换热流体回路70，在所述采暖循环回路10和所述制冷循环回路30同时工作，所述电池32处于发热状态且预设区域需要采暖的情况下：

所述电池32散发热量被换热流体(水或冷却液)吸收并流向所述制冷器31，所述制冷器31吸收所述热量，将所述热量代入到换热流体回路70，所述冷凝器13将所述热量传输至所述采暖循环回路10，并向预设区域内输送所述热量。此处的换热流体可以为水或冷却液。

在所述采暖循环回路10的最小制热能力高于预设区域的采热需求时，所述加热器12关闭，停止加热。然后通过阀门50将所述采暖循环回路10与所述制冷器31的制冷剂连通，通过换热流体进行散热。

需要说明的是，采暖循环回路10与制冷器31的连通方式不是水路连通，而是通过换热流体连通。开通阀门是由于制冷器31的吸热能力高于需求，采暖循环回路10水温升高后需要散热。加热器12在此时需要关闭。

本申请的实施例中，图6为本申请实施例所述的采热、散热循环回路20以及制冷器31连通时的回路连接示意图；图7为本申请实施例所述的采暖循环回路10独立且散热循环回路20和制冷器31连通时的另一回路连接示意图；图8为本申请实施例所述的采热、散热循环回路20以及制冷器31连通时的另一回路连接示意图；图9为本申请实施例所述的散热循环回路20和制冷器31连通时的另一回路连接示意图；图10为本申请实施例所述的采暖循环回路10和制冷循环回路30均独立时的回路连接示意图；图11为本申请实施例所述的采暖循环回路10、散热循环回路20和制冷循环回路30均连通时的回路连接示意图；图12为本申请实施例所述的散热循环回路20独立时的回路连接示意图。可以根据需要组合出不同的复合回路，实现不同的需求，进而对各个零部件的发热或吸热的情况结合起来，进而有效地利用各零部件形成不同的热源或者冷源，进而满足不同的需求，节省能源的消耗。

本申请的实施例还提供了一种车辆，包括如上述的换热系统。

本申请的实施例中，采暖循环回路10的设置用于与预设区域内进行加热，比如应用到车辆时，冬天可以向驾驶舱内供暖。散热循环回路20的设置用于对驱动电机21和高电压零部件22进行散热，由于驱动电机21和高电压零部件22经常会出现过热的情况，因此，设置散热循环回路20可以更好地进行散热，保证驱动电机21和高电压零部件22的稳定运行。制冷循环回路30的设置用于对电池32进行散热。采暖循环回路10、散热循环回路20和制冷循环回路30相互连通后，可以将部分功能集成并用，实现更加强大的功能。采暖循环回路也可以加快其他两个回路中各零部件的散热。本申请的实施例相比于各回路独立设置的换热系统，具有耗能更低并且可以充分利用各个零部件的有益效果。

需要说明的是，上述的采暖循环回路10与散热循环回路20的连通的目的仅仅是因为散热，比如，夏天开空调情况下(图3)，会使采暖循环回路和散热循环回路连通，目的就是散热，也就是为采暖循环回路10进行散热。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换热系统，其特征在于，所述换热系统包括采暖循环回路(10)、制冷循环回路(30)和散热循环回路(20)，所述采暖循环回路(10)、所述制冷循环回路(30)和所述散热循环回路(20)相互连通，并通过阀门(50)控制通断；

所述采暖循环回路(10)包括相互连接的暖风芯体(11)、加热器(12)和冷凝器(13)；

所述制冷循环回路(30)包括相互连接的制冷器(31)、电池(32)；

所述散热循环回路(20)包括相互连接的驱动电机(21)、高电压零部件(22)、溢水罐(23)和散热器(24)；

所述换热系统还包括至少一个电子泵(40)，所述采暖循环回路(10)、所述制冷循环回路(30)和所述散热循环回路(20)共用一个所述电子泵(40)，或者分别设置一个所述电子泵(40)。

2.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，所述采暖循环回路(10)、所述散热循环回路(20)和所述制冷循环回路(30)中的至少一者设置有所述阀门(50)。

3.根据权利要求2所述的换热系统，其特征在于，所述阀门(50)包括单向阀(51)、截止阀(52)、二位三通阀(53)和四通阀(54)；

所述采暖循环回路(10)包括所述单向阀(51)，且所述单向阀(51)处于所述暖风芯体(11)和所述冷凝器(13)之间；

所述散热循环回路(20)包括所述四通阀(54)，所述四通阀(54)的四个连接口分别与所述散热器(24)的第一出口、第二出口、高电压零部件(22)以及所述电子泵(40)连通，其中，所述驱动电机(21)与所述高电压零部件(22)连接，或者，所述驱动电机(21)与所述高电压零部件(22)并联或串联后，所述高电压零部件(22)与所述四通阀(54)相适配的连接口相连接；

所述制冷循环回路(30)包括所述截止阀(52)，且所述截止阀(52)处于所述电池(32)两端中的一端；

所述采暖循环回路(10)、所述散热循环回路(20)和所述制冷循环回路(30)通过所述二位三通阀(53)连通，所述采暖循环回路(10)和所述散热循环回路(20)通过所述截止阀(52)连通。

4.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，所述高电压零部件(22)包括充电机、直流变换器和配电盒中的至少一者。

5.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，所述驱动电机(21)、所述高电压零部件(22)相互串联或者并联。

6.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，所述散热器(24)为一进两出式U型流散热器(24)，或者两个平行流散热器(24)的组合。

7.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，所述冷凝器(13)为水冷式冷凝器(13)，所述冷凝器(13)与所述制冷器(31)共用换热流体回路(70)。

8.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，还包括功能部件，所述功能部件设置于所述换热系统的预设位置。

9.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，还包括连通管，至少三个所述连通管连接的情况下，通过三通管(60)或者四通管连通。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的换热系统。

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